WSN节点电池供电性能测试研究

无线传感器网络的传感器节点主要依靠电池供电,为保证节点能较长时间地稳定工作,对电池的供电性能具有较高的要求。本文作者组建了一个基于ZigBee协议的节点功耗测试网络,提供了一种基于WSN的电池电压在线监测的方法,测量误差范围在1%左右,分别对镍氢电池和太阳能电池供电性能进行了测试。实验结果显示,在数据采集周期为2s~600s的情况下,用普通镍氢电池为WSN节点供电只能维持其正常工作10天左右;而使用2000mAh锂电池搭配0.7W太阳能电池板对传感器节点进行供电时,可以维持节点长时间工作,本文的工作可以为今后节点电源设计和节点生存时间估计提供参考。     

一种基于压电俘能器供电的温度测量系统设计

物联网时代传感器节点往往分布广泛,且有时传感器节点放置位置不易触及,电池能量一旦用尽不易更换,该传感器节点就无法正常工作。为此,该文设计了一种基于压电振子振动能量供电的微功耗温度测量系统,该系统利用压电振动能量收集装置将环境中存在的低频振动能量转换为电能并收集存储,并为设计的微功耗温度测量系统供电从而实现温度信号采集和发送。提出了一种基于干簧管的能量采集电路,其采集效率是标准能量采集电路的32倍,最后通过试验验证了该系统的可行性与准确性。     

环境监测物联网传感器节点设计与实现

针对无线传感器网络中的传感器节点通常使用电池供电且能量不易补充的特点,设计了一种低功耗的适用于环境物联网实时监控的节点。节点分为传感器节点和汇聚节点。传感器节点采用MSP430F1611作为微处理器,采用TI公司的低功耗射频芯片CC2420作为通信模块。汇聚节点采用ARM9系列S3C2410作为微处理器,采用CC2420作为通信模块。对节点的硬件结构和软件流程进行了设计。最后,通过实验对网络中节点数据采集精度、节点功耗以及节点丢包率等进行了仿真和分析,结果证明,设计的节点能满足环境监测物联网的需要,具有数据采集精度高、功耗和成本低以及可靠性强的优点。     

水质监测无线传感器网络节点双电源设计

针对电池供电的传感器网络节点电能受限问题,设计实现了一种新型的结合太阳能电池和锂电池供电的节点双电源供电系统。设计采用IAP15F2K612S2低功耗芯片和太阳能板、锂电池;通过软件优化节点供电,采用BQ24650电源管理芯片实现对锂电池的充电控制,以单片机IAP15F2K612S2为微处理器,监测锂电池的电压放电情况,放电控制电路经过DC/DC转换模块向负载供电。测试结果显示：采用双电源供电的节点工作周期长于单电源节点,且系统能稳定输出水质监测节点需要±12,±5,3.3 V的电压要求,实现了预期设计目标。     

一种可执行功耗管理的无线传感器网络节点电源

为了使无线传感器网络(WSNS)节点能够执行动态电压调整(DVS)和动态电源管理(DPM),采用了独特的低功耗电源能量感知电路,通过调节电源电压、管理外围功能模块的电源,以降低节点功耗.对照实验表明,节点能够预测自己的剩余能量,可以在系统软件的配合下进行有效的DPM和DVS,关闭部分无效工作电路,并将电源电压由3.3 V降低到2 V.采用所设计的电源电路显著延长了节点的使用寿命,保证了传感器节点的工作电压不随电池电压降低而改变,从而使传感器节点在测量的长期一致性和稳定性上优于电池直接供电;使系统各个部分运行在节能模式下,较好地优化了节点能耗,提高了节点能量利用率,从而有效延长了网络的生存寿命.     

智能变电站辅助监控系统中独立节点的能量自供给技术研究

对智能变电站中常见环境能量源的收集技术和特点进行了介绍,同时根据监测传感器节点的功耗特征设计了相应的能量自供给电路。通过LTspice仿真软件模拟搭建了自供电节点的能量收集和功耗模型,进行了仿真分析。仿真结果表明,采用变电站环境中的太阳能、温差能和风能收集技术,在现有的技术条件下可以做到一些低功耗无线传感器节点的能量完全自供给,避免了因更换节点电池而引起的设备频繁停电维护。     

环境监测无线传感器网络节点能源技术

节点能量提供与管理技术是无线传感器网络的关键技术之一。针对环境监测应用对无线传感器网络的特殊要求．提出了节点能源设计的基本原则，在此基础上，对可用的供电电池相关性能进行了比对。研究了适于环境监测的能源补充技术．设计了一套实用的太阳能能源补充系统，与单纯电池供电系统的供电能力进行了比对实验。最后讨论了降低节点能耗的相关技术。     

振动信号在线检测的超低功耗无线传感器节点设计

本文介绍了实现在线振动检测和分析的无线传感器节点的超低功耗硬件设计。该传感器节点基于超低功耗单片机MSP430F135,由射频通信模块和加速度传感器及信号调理电路构成。我们主要研究了用集成加速度器件以低功耗方式实现振动信号在线检测的设计方法,以及使节点满足超低功耗和检测性能要求的系统各模块工作方式（包括模式和时序）和电能管理措施,使节点在满足在线实时检测和信号传送要求的基础上,其平均功耗达到采用电池供电的无线传感器节点的性能和寿命要求。     

无线应变测量节点的精度与功耗综合分析

在无线传感器网络中,一般采用电池供电,如何取得精度和功耗的平衡十分重要。应变片功耗与其他传感器相比大得多,直接决定无线节点总功耗。系统设计时,不但要考虑电路参数和器件噪声对精度的影响,功耗分析也很必要。从无线节点整体框架出发,系统分析了模拟和数字电路中精度和功耗的影响机理,建立了完整的理论模型。精度和功耗同时受电桥电压影响,电桥电压越高,精度越高,但功耗也越大,精度与功耗相互制约。以电桥电压和器件参数为影响因素,提出了在保证测量精度的同时,减小电路功耗的方法。在设计无线应变测量节点时,该研究可以为实现系统精度和功耗的平衡提供理论指导。     

微型温差电池的无线传感器节点自供电系统

伴随全球性的能源危机,利用环境中的动态能量为无线传感器网络供电已经成为一种趋势.本文设计了一个基于BQ25504芯片的无线传感器节点自供电系统,该系统可以在330mV电压下启动,在工作时以最大功率跟踪方式采集低至80 mV的温差能量,并能够动态地将能量通过能量缓冲器电路供给无线传感器节点使用.该系统有效地解决了基于微型温差电池的无线传感器节点自供电的问题.